铜连续挤压技术作为铝及铝合金连续挤压技术的延伸与发展,主要应用于各种工业电力传输用铜导电排,市场前景巨大。随着国内铜扁排连续挤压技术日益成熟,扁排产品逐渐倾向于材质的高强合金化和尺寸的两极化、形状的宽扁异型化。其中连续挤压大宽厚比(异型)铜扁排关键技术难点在于:1)采用大扩展比组合式腔体结构实现大宽展变形;2)金属流动分布特点为:中间金属流速快,边部流速慢;3)挤压轮与坯料之间的摩擦为挤压驱动力,产品最大尺寸与挤压轮所能承受最大扭矩有关。其中金属流动的不均匀是导致“小截面、大宽厚比”(异型)铜扁线产品存在产品宽度受限、容易边裂,表面粗糙、易有色差,横向厚度超差、板形不良(波浪纹),组织、性能分布不均等一系列产品质量缺陷的总根源,与金属流动规律及腔体和模具结构息息相关。因此,迫切需要掌握大宽厚比扁排在腔体及模具中流动及热力场分布规律;明确模具结构对金属流动及挤压轮扭矩和模具载荷的影响机理,进而获得腔体结构尺寸参数最优值及模具结构最优化结果,为生产实践提供理论依据。论文的主要研究工作和研究成果如下:(1)对连续挤压大宽厚比扁排进行有限元数值模拟,模拟结果:金属中间流速快,边部流速慢,模具出口处金属流速差达到24mm/s。中间与边部之间部位应变达到最大值为8.68。(2)大扩展比组合式腔体采用中间宽、两边窄的结构,有利于阻碍中间金属流动达到流速均匀的目的。采用正交设计试验分析扩展腔中间宽度H、边部宽度h、扩展腔中间部位长度l对SDV的影响,得出最优腔体结构为:l=62mm,H=40mm,h=24mm;利用方差分析得各因素对SDV值影响的主、次顺序是H>l>h。(3)模具结构两要素为:定径带及阻流角。其中各宽厚比扁排模具定径带长度为7mm时,效果最佳;采用梯形不等长定径带结构更有利于金属流动的均匀性。在模具入口处增加3o~15o的阻流角,模拟结果显示随着阻流角的增大,金属流速均方差先增大后减小,腔体及模具载荷逐渐降低,可提高模具使用寿命,阻流角为5o时,效果最佳。(4)采用有限元模拟梯形排连续挤压过程,产品厚的部位金属流速更快,薄的部位金属流速慢,两者之间的速度差可达80mm/s,极易出现产品薄的部位难成形等质量问题。通过调整模孔工作带长度,增加阻流角后,模具应力集中情况明显减小,流速差减至40mm/s。